lunes, 25 de mayo de 2015

Temperaturas absolutas negativas I. Los dos ceros absolutos

Un concepto que la gente en general suele tener más o menos claro es el del cero absoluto. Esta es una temperatura, -273.14 C, que representa la mínima energía de los sistemas. Al ser esta temperatura mínima es lógico crear una escala con el cero ahí, y así surgió la escala Kelvin (o absoluta) de temperatura, que es igual que la Celsius, pero con 0 K=-273 C. Es también bastante popular la idea de que el cero absoluto es inalcanzable. Esto de una manera más precisa lo proclama el Tercer Principio de la Termodinámica, al afirmar que: "Es imposible por cualquier procedimiento alcanzar la isoterma T = 0 en un número finito de pasos". Permitidme mencionar que la temperatura más baja alcanzada en un laboratorio en el momento de escribir este post es de 0.006 K (-273.114 C), y que ha sido alcanzada por la colaboración CUORE.

Una idea lógica a partir de este principio es que no hay ninguna temperatura por debajo del cero absoluto, es decir, que no hay temperaturas negativas en la escala de Kelvin. Si el cero absoluto es inalcanzable, mucho más inalcanzable serán las temperaturas que haya por debajo. Esto no está tan claro, y es motivo de mucho debate en la actualidad.



miércoles, 20 de mayo de 2015

Vídeo sobre física cuántica y fotosíntesis

He encontrado gracias a las sugerencias de Youtube este vídeo sobre efectos cuánticos en la fotosíntesis, que está bastante bien. Está en inglés, pero no es demasiado complicado y se le pueden activar subtítulos. 





Os recuerdo los posts que escribí ya sobre este tema.

Física Cuántica y Fotosíntesis I. Primeros experimentos

Física Cuántica y Fotosíntesis II. Transporte asistido por decoherencia

Física cuántica y Fotosíntesis III. Transporte cuántico VS transporte semi-cuántico

Física cuántica y Fotosíntesis IV: La importancia de ser coherente

martes, 28 de abril de 2015

Los vídeos "científicos" de Daniela Bos

Gracias a Twitter he encontrado una youtuber mejinaca, Daniela Bos (@SoyDanielaBos), que hace vídeos sobre ciencia con un toque de humor. Sin intentar ser científicamentes exhaustivos no están nada mal. 


El primero que descubrí era sobre termodinámica, titulado "Termodinámica para mujeres".



martes, 21 de abril de 2015

Incertidumbre cuántica o intrínseca

Anteriormente ya hemos hablado de la incertidumbre en la física clásica, y la hemos relacionado con la falta de conocimiento. En resumen, si lanzamos un dado, no podemos predecir su resultado (o seríamos ricos), pero eso no quiere decir que el resultado esté en sí indeterminado. Simplemente carecemos de conocimiento sobre las condiciones iniciales (como se lanza, cual es su estructura exacta, a qué distancia está de la mesa...) y no tenemos capacidad de cálculo suficiente. ¿Significa eso que no existe la incertidumbre? ¿Puede realmente el Demonio de Laplace predecirlo todo? Es bien sabido que no, y que la física clásica se diferencia de la cuántica precisamente en este punto. 

La física cuántica es una teoría (o conjunto de teorías, según nos pongamos más finos) probabilística. Se diferencia de otras ramas, como la física estadística, en que esa probabilidad no es producto de nuestra ignorancia, sino que es intrínseca a los sistemas. Pongamos un ejemplo sencillo. Podemos lanzar un fotón, una partícula de luz, hacia un cristal semirreflectante (beamsplitter en inglés). Entonces el fotón pasará a recorrer dos caminos simultáneos. Si ponemos detectores al final de cada camino [1] detectaremos el fotón en cada uno de ellos un 50% de las veces. 

Experimento con un solo fotón [2]

lunes, 20 de abril de 2015

Incertidumbre clásica o falta de conocimiento

Leo un artículo en la sección de ciencias de El Mundo que trata el tema de la incertidumbre a raíz del accidente de Germanwings. El artículo se titula, ¿Por qué es imposible eliminar la incertidumbre? y siento tener que decir que contiene un gran número de incorrecciones físicas. La más importante, en mi opinión, es afirmar que la física clásica es no determinista, y que no se diferencia en ese aspecto de la física cuántica. La aleatoriedad es la pieza esencial que separa la física cuántica de la clásica y es lo que llevó a Einstein a rechazarla, al afirmar que "Dios no juega a los dados con el universo". ¿Por qué afirmaría Einstein una cosa así si las teorías anteriores a la cuántica ya eran indeterministas? Einstein era, además, un gran físico estadístico, así que no era ajeno al uso de la probabilidad y la estadística en la ciencia. La respuesta es simple, porque la cuántica (y sus derivadas) es la única teoría realmente indeterminista. 

Antes de leer este post quizás queráis leer este otro (¿Existe el azar? ¿Y la causalidad?) que escribí hace ya tiempo, y que trata sobre el mismo tema y que además tiene comentarios muy interesantes.

Imaginad que lanzamos un dado, ¿podéis predecir qué número saldrá? Evidentemente no, porque si pudierais habríais ya arrasado con los casinos de medio mundo y no perderíais el tiempo leyendo mis posts. Podemos concluir entonces que el lanzamiento de un dado es un proceso aleatorio, ¿no? Pues sí y no. Es aleatorio porque no sabemos bien las condiciones en las que se lanzará el dado. Si supiéramos el momento exacto en el que el dado deja la mano del lanzador, su velocidad, su masa, su forma geométrica exacta, como es la superficie en la que colisionará y demás detalles podríamos calcular su trayectoria y así obtener el resultado. Es complicado, sin duda, y requeriría una gran potencia de cálculo, pero desde el punto de vista físico no hay ningún impedimento. ¿Y si en vez de un dado es un sistema aún más complejo? Pues ocurre lo mismo, hay más variables y se requiere más cálculo, pero eso no convierte el problema en aleatorio. La naturaleza es la que es, independientemente de lo que mejoren nuestros sistemas de medida o cálculo. Esto ya lo sabían allá por el siglo XIX, y Pierre-Simon Laplace creó la metáfora del Demonio de Laplace para ilustrarlo. La aleatoriedad en este caso no es algo intrínseco al sistema, sino una mera medida de nuestro desconocimiento del mismo. Es decir, aleatoriedad equivale a ignorancia.

¿Y qué ocurre con el caos? Este es un tema muy interesante y actual en física estadística. Muy resumidamente podemos decir que un sistema es caótico cuando una pequeña variación en sus condiciones iniciales da lugar a un gran cambio en la dinámica del sistema. El ejemplo canónico de sistema caótico es el que se describe por el atractor de Lorenz, un conjunto de ecuaciones no-lineales muy sencillo que da lugar a trayectorias caóticas. 


«Lorenz attractor yb». Disponible bajo la licencia CC BY-SA 3.0 vía Wikimedia Commons.


viernes, 27 de marzo de 2015

Las clases magistrales y el aprendizaje activo

Siguiendo con mis posts sobre educación, y sobre todo educación universitaria, vamos a ver un tema que no deja de sorprenderme. Cuando era estudiante tenía mucha tendencia a perder el hilo de lo que me estaban contando. El modelo de enseñanza en el instituto y la universidad era el mismo, un profesor o profesora impartía la clase mientras nosotros tomábamos apuntes. La cosa era peor incluso cuando la clase se daba con PowerPoint [1] cuando casi todos caíamos rendidos en los primeros 10 minutos de clase. Al final, asistir a clase o no era bastante opcional, porque la principal fuente de información eran los apuntes que se estudiaba uno en casa. No era algo del todo malo, porque a fin de cuentas los científicos tenemos que desarrollar una cierta autonomía, pero siempre me pregunté para qué estaban las clases. 

Recientemente, he aprendido un poco sobre el tema, y sobre lo que es el "aprendizaje activo". Incluso he descubierto que lo que ocurre en las clases con PowerPoint es muy común y tiene un nombre, Muerte por PowerPoint, y que hay muchas estrategias para evitarlo (incluyendo no usar PowerPoint, claro). 



martes, 24 de marzo de 2015

El anumerismo extremo de Eduardo Garzón: ¡Todos por debajo de la media!

Os dejo un tweet de Eduardo Garzón, miembro del comité científico de la asociación ATTAC, que demuestra lo necesaria que son las matemáticas para hablar sin decir tonterías. 



¿Os imagináis cómo conseguir una flota con aviones que estén todos muy por debajo de la media de edad de esos propios aviones? ¿Os imagináis una sociedad con miembros más jóvenes que la media de edad de esa misma sociedad? Más aún, ¿os imagináis que la gente pensara lo que dice antes de hablar sobre temas importantes? 

Como curiosidad mencionar que lo que sí se puede conseguir es un conjunto en la que casi todos los elementos estén por debajo de la media de alguna de sus variables. Basta con tener valores muy extremos. Por ejemplo, si tenemos cinco aviones y cuatro tienen un 1 año de antigüedad y el quinto tiene 100 años la media es de 20,8  años de antigüedad. Así cuatro aviones están por debajo de la media, pero a cambio el quinto es más viejo que Matusalén. No sé si ese es el modelo que defiende el señor Garzón. El problema es que si jubilas ese avión bajas inmediatamente a una media de 1 año y todos los aviones pasan a estar en la media. Así que mejorando la flota pueden aumentar las críticas infundadas.

Debido a la sensibilidad de la media a los valores extremos muchas veces se dice que una mejor medida para ver cómo está repartido algo (como los salarios) es la mediana [1], que es el valor en el la mitad de la población está por debajo y la otra mitad está por encima. También es útil hablar de las medidas de dispersión, que te dicen cómo se distribuye una población en torno a sus valores medios o medianos. 

En cualquier caso me conformo con que algunos, miembros de comités científicos,  aprendan cosas básicas como la definición de la media aritmética, y que entiendan que nunca puede ser lo mismo que la vida comercial, por pura y dura definición [2]. Así que si el avión estaba en el límite de su vida comercial con 24,3 años la media de edad no puede ser de 25 años.

Espero que los cálculos económicos no los hagan de esta manera.






[1] Sobre eso podéis leer este estupendo post de Gaussianos.
[2] Me dicen que a lo mejor se refería a que la media de edad de retirada de los aviones es de 25 años. La falacia sigue igual ahí, porque no todos los aviones pueden retirarse por debajo de la edad media de retirada. (Corregido lo de "igual" porque igual no es, tal y como está escrito el tweet es más burrada aún que si habla de la vida media de los aviones).

lunes, 16 de marzo de 2015

Quantum Shorts. Festival de cortometrajes sobre física cuántica

El Centro para la Tecnología Cuántica de la Universidad Nacional de Singapur organiza muchos eventos muy interesantes. Aún no siendo mi universidad me aprovecho de muchos de estos eventos y puedo asistir a charlas de ponentes muy importantes, congresos y cuestiones similares. Además, organizan también actividades de divulgación de las que nos podemos beneficiar todos. 

Un ejemplo es el Quantum Shorts 2014, un festival de cortos sobre física cuántica que es muy interesante. Tiene varias modalidades y premios, incluyendo 2000 S$ para el mejor corto. Ahora mismo hay más de veinte vídeos participando. 

Alguno de los vídeos tienen una gran carga técnica y son un poco psicodélicos. 




domingo, 15 de marzo de 2015

La gilipollez cuántica de la semana. Bruce Lipton y su "medicina energética"

La medicina cuántica es una estafa sin pies ni cabeza. Además, no da para todos, así que hay que reinventarla cada dos por tres. Uno de sus reinventadores es un tal Bruce Lipton, doctor en Biología Celular y supuesto revolucionario de la medicina. Por supuesto su "revolución" no tiene ni pies ni cabeza, como tantas. Es autor de dos libros, La Biología de la Creencia y La Biología de la Transformación. Como consejo le dejo el título de su siguiente libro, La Biología del Disparate. 

No conocía de la existencia de este individuo hasta que leí una entrevista suya titulada: Los pensamientos curan más que los medicamentos. No me cabía duda de que en algún momento usaría mi querida física cuántica como excusa y no me equivoqué. En total la palabra "cuántica" aparece 9 veces en la entrevista. Para hacerme peor estómago en la web no paraban de anunciarme un "congreso" donde participa el tal Lipton, el Tercer Congreso de Conciencia Quántica (con Q para molar más). 



La entrevista es, como no, un despropósito en su conjunto. Sin embargo, aquí hablamos de física cuántica y nos centraremos sólo en esa parte. La pregunta estrella es la siguiente:


jueves, 12 de marzo de 2015

La neurobiología del efecto placebo

Recientemente, ha salido la noticia de que el Consejo de Salud Nacional e Investigación Médica) australiano ha realizado un metaestudio en el que se han analizado todos los estudios científicos realizados y publicados sobre homeopatía. Las conclusiones son demoledoras 

El Consejo de Salud Nacional e Investigación Médica (NHMRC) hace hoy una declaración concluyendo que no existe ninguna evidencia de calidad que respalde la reivindicación de que la homeopatía sea efectiva para tratar enfermedades.

¿Entonces porqué hay tanta gente que defiende la homeopatía? Los que la venden tienen un motivo claro, pero también hay defensores entre los consumidores. ¿Por qué hay gente que afirma que la homeopatía le ha ayudado con un problema? Curiosamente, la homeopatía se suele vender como solución a la alergia, al dolor de cabeza, al insomnio. Todas esas dolencias tienen unos síntomas muy subjetivos y una fuerte componente psicológica. No se suele vender por otro lado como solución al SIDA, ni a la hepatitis, ni a la apendicitis, ni a las infecciones. Todas esas dolencias son más objetivas de evaluar y ahí los homeópatas no se quieren meter. 

¿Y qué puede hacer que los pacientes de una  sin efectividad afirmen que sí les ha ayudado con algo como la migraña? El famoso efecto placebo. Este afirma que el mero hecho de creer que una medicina efectiva puede hacerla efectiva y reducir el dolor. No te curará una apendicitis, y por eso no hay medicamentos homeopáticos contra la apendicitis, pero si tienes insomnio el creer que una pastilla homeopática te lo quita puede relajarte y hacerte dormir mejor. He encontrado este cómic de Jorge Cham, publicado en Scientific American, que explica el efecto placebo muy bien (en inglés). 

Espero que lo disfrutéis y/o aprendáis.  


Fuente: Scientific American. Click para agrandar.